Giáo trình Độc học môi trường Tập 2

Chia sẻ: Trần Thị Thanh Hằng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:1099

Thêm vào BST

Báo xấu

641
lượt xem 226
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tập 2 gồm 28 chương trình bày tổng quát về độc học môi trường, độc học môi trường Dioxin, khả năng hấp thụ, ảnh hưởng của kim loại nặng đến quá trình sinh trưởng của thực vật, độc học môi trường cadmium, độc học môi trường của chì, độc học thủy ngân,...quản lý sự cố độc hại, độc học môi trường bệnh cúm gia cầm.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Độc học môi trường Tập 2

ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KHOA HOÏC XAÕ HOÄI VAØ NHAÂN VAÊN _____ _____ _ LÊ HUY BÁ (Chủ biên) ĐỘ C H Ọ C MÔI TRƯỜNG TẬP 2 (Phần chuyên đề) Coäng taùc vieân: THAÙI VAÊN NAM, NGUYEÃN NGOÏC QUYØNH, TOÂ VAÊN TRÖÔNG, LÖU QUOÁC DUÕNG, ÑOÃ THÒ KIM CHI, PHAN THÒ MYÕ HAÏNH, NGUYEÃN THÒ HOÀNG THUÏY, NGUYEÃN THÒ PHÖÔNG UYEÂN, CUNG THEÁ TAØI, LEÂ UYEÂN MINH, PHAÏM VIEÄT ANH, ÑAËNG THÒ KIM THOA, ÑAØO THÒ TRAÂM ANH, LEÂ THÒ AÙI NÖÔNG, NGUYEÃN HOAØNG LAN THANH, NGUYEÃN TRAÀN THIEÂN AÂN, TRAÀN NGOÏC LEÄ, NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG, LEÂ ÑAØO AN XUAÂN, TRAÀN THÒ NGOÏC OANH. NHAØ XUAÁT BAÛN ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH – 2006
0 CHÖÔNG TOÅNG QUAÙT VEÀ ÑOÄC HOÏC MOÂI TRÖÔØNG (Ecotoxicology – An overview) 0.1. ÑÒNH NGHÓA Trong quyeån "Ñoäc hoïc moâi tröôøng" (NXB ÑHQGTPHCM 2000, taùi baûn 2002) chuùng toâi ñaõ neâu moät soá ñònh nghóa vaø khaùi nieäm veà ñoäc hoïc moâi tröôøng. ÔÛ ñaây chuùng toâi chæ xin nhaéc laïi moät vaøi nguyeân lyù cô baûn cho baïn ñoïc tieän theo doõi. Ñoäc hoïc moâi tröôøng (Environmental Toxicology) (ÑHMT) hay coøn goïi laø "Ñoäc hoïc sinh thaùi" (Ecotoxicology). ÑHMT laø ngaønh hoïc cô baûn cuûa moâi tröôøng hoïc, chuyeân nghieân cöùu veà chaát vaø löôïng cuûa caùc hieäu öùng xaáu do caùc taùc nhaân lyù hoïc, hoùa hoïc, sinh hoïc gaây ra cho caù theå, quaàn theå hay quaàn xaõ sinh vaät vaø heä sinh thaùi. ÑHMT goàm hai phaàn: 1– khoa hoïc lyù thuyeát cô baûn veà caùc chaát ñoäc vaø 2– khoa hoïc öùng duïng. 0.2. CHAÁT ÑOÄC 0.2.1. Ñònh nghóa Chaát ñoäc laø baát kyø chaát naøo coù theå gaây ra caùc hieäu öùng xaáu, thaäm chí gaây töû vong cho ngöôøi, sinh vaät vaø heä sinh thaùi (HST). 0.2.2. Phaân loaïi a– Phaân theo ñaëc tính sinh hoïc: Chaát ñoäc coù theå laø ñoäc chaát vaø coù theå laø ñoäc toá. 5
Ñoäc chaát (toxicant) ñeå chæ vai troø taùc nhaân hoùa hoïc gaây ñoäc cuûa noù. Ñoäc toá (toxin) ñeå chæ vai troø vaø baûn chaát sinh hoïc cuûa chaát ñoäc ñoù b– Phaân theo baûn chaát – Ñoäc baûn chaát (Natural Toxicity): Coù nhöõng chaát ñoäc vôùi moät lieàu löôïng raát nhoû cuõng gaây ñoäc. – Ñoäc lieàu löôïng (Dose Toxicity): Coù nhöõng chaát ôû moät lieàu löôïng nhoû khoâng gaây ñoäc thaäm chí coøn laø dinh döôõng. Nhöng khi vöôït quaù moät lieàu löôïng nhaát ñònh ñoái vôùi moät sinh vaät trong moät thôøi kyø nhaát ñònh seõ gaây hieäu öùng ñoäc. Suy cho cuøng, taát caùc caùc chaát ñeàu laø nhöõng chaát ñoäc tieàm taøng. c– Phaân loaïi theo tieàm naêng hoaït tính – Loaïi caùc taùc nhaân gaây ñoäc tieàm taøng (Potential Toxicity): goàm taùc nhaân hoùa hoïc (töï nhieân, nhaân taïo, höõu cô, voâ cô), taùc nhaân vaät lyù (taùc nhaân ñaëc thuø, böùc xaï, vi soùng), taùc nhaân sinh hoïc (caùc ñoäc toá cuûa naám, vi khuaån, thöïc vaät, ñoäng vaät) coù khaû naêng gaây ngoä ñoäc cho sinh vaät nhöng hieän taïi chöa theå hieän. Noù chæ bieåu hieän ñoäc tính khi coù ñieàu kieän moâi tröôøng thích hôïp. – Loaïi caùc taùc nhaân gaây ñoäc hoaït tính (Actual Toxicity): cuõng goàm taát caû nhöõng taùc nhaân gaây ñoäc nhö treân nhöng ñang ôû daïng hoaït ñoäng theå hieän ñoäc tính, hieän taïi gaây haïi sinh vaät. d– Phaân laaïi theo daïng, theå toàn taïi: Caùc daïng theå hieän cuûa taùc nhaân ñoäc coù theå laø khoâng khí, nöôùc, thöïc phaåm, döôïc phaåm, myõ phaåm vaø saûn phaåm tieâu thuï, qua tieáp xuùc ôû da. e– Phaân loaïi theo tính naêng: – Daïng caáp tính: Nguy caáp, coù theå gaây cheát tuùc thôøi, ngaén haïn, thöôøng ñoái vôùi lieàu cao hoaëc noàng ñoä cao vaø soá ít ngöôøi bò aûnh höôûng nhö khi laøm ñoå hoùa chaát, thoaùt chaát thaûi ñoäc haïi ra khoâng khí. – Daïng maõn tính: AÂm æ toàn taïi trong cô theå sinh vaät vaø quaàn theå, daøi haïn, thöôøng ñoái vôùi lieàu löôïng vaø noàng ñoâï thaáp, xaûy ra cho soá ngöôøi ñoâng hôn, hoaëc raát laâu (thöôøng ñoái vôùi lieàu löôïng vaø noàng ñoä raát nhoû, nhieàu ngöôøi maéc phaûi nhö tröôøng hôïp nhieãm ñoäc thöïc phaåm, oâ nhieãm kim loaïi naëng hoaëc oâ nhieãm nöôùc). 6
Coøn coù theå phaân theo nhieàu caùch khaùc nhau nöõa, tuøy theo muïc ñích nghieân cöùu... Söï nhieãm ñoäc coù theå xaûy ra trong nhaø, nôi laøm vieäc hoaëc baát kyø nôi naøo. 0.3. LIEÀU LÖÔÏNG ÑOÄC CHAÁT, ÑOÄC TOÁ Laø moät ñôn vò cuûa söï xuaát hieän caùc taùc nhaân hoùa hoïc, lyù hoïc hay sinh hoïc. Lieàu löôïng coù theå bieåu thò qua ñôn vò khoái löôïng hoaëc theå tích treân ñôn vò troïng löôïng cô theå (mg, g, ml/ kg troïng löôïng cô theå) hoaëc theo ñôn vò khoái löôïng hay theå tích treân ñôn vò beà maët cô theå (mg, g, mg/ m2 dieän tích beà maët cô theå). 0.4. NOÀNG ÑOÂÏ ÑOÄC CHAÁT, ÑOÄC TOÁ Laø bieåu hieän tyû leä löôïng ñoäc chaát ñoäc toá trong moâi tröôøng bò nhieãm ñoäc, coù ñôn vò troïng löôïng treân moät ñôn vò dung tích. Ví duï, vôùi noàng ñoä khoâng khí bò nhieãm ñoäc coù theå ñöôïc theå hieän qua ñôn vò khoái löôïng hay theå tích treân phaàn trieäu theå tích khoâng khí (ppm) hay mg, g/ m3 khoâng khí. Noàng ñoâï trong nöôùc coù theå dieãn taû qua ñôn vò khoái löôïng/ lít nöôùc (mg/l hay ppm, g/l, hay 1 phaàn tyû ppb). 0.5 QUAÙ TRÌNH VAÄN CHUYEÅN CUÛA ÑOÄC CHAÁT, ÑOÄC TOÁ Ñöôøng ñi cuûa ñoäc chaát xaûy ra ôû beân ngoaøi vaø beân trong cô theå. Chuyeån ñoäng beân ngoaøi cô theå lieân quan ñeán caùc yeáu toá moâi tröôøng, nhö ñieàu kieän khí haäu, ñaëc tính hoùa lyù cuûa hoùa chaát, tính tan neáu hoùa chaát ñöôïc phaùt hieän trong nöôùc. Khuyeách ñaïi sinh hoïc coù theå xaûy ra. Ñöôøng xaâm nhaäp cuûa hoùa chaát ñoái vôùi ñoäng vaät vaø con ngöôøi goàm daï daøy, ruoät (do aên uoáng), ñöôøng hoâ haáp (do hít thôû), ñöôøng da (do tieáp xuùc). Söï dòch chuyeån cuûa ñoäc chaát beân trong cô theå phuï thuoäc caùc yeáu toá aûnh höôûng caáu truùc sinh hoïc cuûa hoùa chaát trong cô theå. Noù bao goàm nhöõng thuoäc tính veà hoùa hoïc vaø vaät lyù nhö kích côõ phaân töû, ñieàu kieän nhieãm ñoäc, traïng thaùi söùc khoeû cuûa sinh vaät. Ñoäc chaát phaûi di chuyeån töø ñieåm tieáp xuùc vôùi cô theå, ñieåm bò nhieãm, vaøo ñöôøng maùu theo tuaàn hoaøn maùu. Trong maùu, ñoäc chaát coù theå thoaùt ra thaønh daïng töï do, khoâng lieân keát, hoaëc noù lieân keát protein (thöôøng ñoái vôùi albumin). Hoùa chaát coù theå thoaùt khoûi ñöôøng maùu vaø xaâm nhaäp vaøo caùc moâ khaùc nhau nôi ñoù noù coù theå ñöôïc 7
chuyeån hoùa sinh hoïc (ví duï, gan); löu giöõ (moâ môõ), ñaøo thaûi (thaän) hoaëc taïo ra moät phaûn öùng (trong naõo boä). Vieäc keùo daøi phaûn öùng phuï thuoäc vaøo noàng ñoä cuûa hoùa chaát ôû ñieåm treân boä phaän tieáp nhaän, aùi löïc cuûa noù vaø hoaït tính rieâng. Hoùa chaát phaûi xuyeân qua maøng teá baøo, laø phospho lipid hai lôùp, baèng quaù trình tieâu toán naêng löôïng, nhö quaù trình vaän chuyeån tích cöïc hoaëc quaù trình khoâng tieâu toán naêng löôïng nhö quaù trình vaän chuyeån thuï ñoäng. Chuyeån ñoäng xuyeân qua maøng teá baøo coù theå lieân quan ñeán phöông tieän ñaëc bieät. Coù nhöõng quaù trình ñaëc bieät maø hoùa chaát coù theå xaâm nhaäp teá baøo. Moät trong nhöõng quaù trình ñoù laø nhaäp noäi baøo. Caáu truùc sinh hoïc cuûa hoùa chaát trong cô theå ñöôïc xem xeùt theo hình thaùi cuûa noù trong cô theå goàm coù: haáp thuï, phaân phoái, chuyeån hoùa sinh hoïc, ñaøo thaûi vaø söï vaän ñoäng cuûa caùc quaù trình naøy. Caùc quaù trình naøy xaùc ñònh giaù trò cuûa hoùa chaát saün saøng töông taùc vôùi boä phaän tieáp nhaän. Giaù trò naøy cuûa hoùa chaát ñöôïc goïi laø "khaû naêng tieáp nhaän sinh hoïc". Nhöõng yeáu toá aûnh höôûng ngöôõng tôùi haïn goàm lieàu löôïng vaø caáu truùc hoùa hoïc, tính nhaïy caûm vaø tình traïng söùc khoeû cuûa sinh vaät ñaùp öùng, baûn chaát cuûa caùc phaûn öùng nhaän bieát. Tính nhaïy caûm cuûa caùc phöông phaùp duøng trong ño ñaïc phaûn öùng seõ aûnh höôûng ñeán ngöôõng phaùt hieän. Caùc quan heä lieàu phaûn öùng cho thaáy söï lieân heä giöõa lieàu löôïng vaø phaûn öùng nhaän thaáy ôû moät quaàn theå. Chuùng thöôøng ñöôïc bieåu dieãn baèng moät ñöôøng cong vôùi tung ñoä laø möùc ñoä phaûn öùng, lieàu löôïng ñöôïc bieåu dieãn theo soá hoïc hoaëc logarit. Coù moät soá kieåu ñöôøng bieåu dieãn lieàu ñaùp öùng, ñöôøng bieåu dieãn lieàu ñaùp öùng caûi tieán vaø lieàu ñaùp öùng soá löôïng. ÔÛ giaûn ñoà lieàu ñaùp öùng caûi tieán, caùc aûnh höôûng ñöôïc xaùc ñònh trong moät cô quan rieâng bieät vaø noàng ñoä ñöôïc caûi tieán nhö moät lieàu löôïng hoùa chaát. Nhöõng caù theå trong moät quaàn theå coù theå coù ñöôøng bieåu dieãn lieàu ñaùp öùng caûi tieán khaùc nhau vì söï ña daïng sinh hoïc. Ñöôøng bieåu dieãn lieàu ñaùp öùng ñònh löôïng hoaëc ñöôøng bieåu dieãn taát caû hoaëc khoâng lieân heä vôùi lieàu löôïng hoùa chaát ñoái vôùi taàn soá ñaùp öùng cuûa quaàn theå. Phaûn öùng thöôøng laø moät hieän töôïng taát caû hoaëc khoâng hoaëc coù theå laø moät chæ daáu tröôùc veà moät hieäu öùng tai haïi. ÔÛ giaûn ñoà lieàu 8
ñaùp öùng ñònh löôïng, taàn soá thay theá cho ñoä lôùn cuûa khoaûng lieàu ñaùp öùng caûi tieán. Ñaùp öùng laïi cuûa sinh vaät ñoái vôùi moät taùc nhaân gaây ñoäc coù theå ñöôïc duøng ñeå nhaän bieát hieän töôïng nhieãm ñoäc. Khi xaûy ra ñieàu naøy, phaûn öùng ñöôïc goïi laø chæ thò sinh hoïc cuûa bò nhieãm ñoäc. Chæ thò sinh hoïc caàn ñaëc hieäu ñoái vôùi taùc nhaân, xaûy ra ôû ñoäng vaät vaø con ngöôøi vaø caàn coù ñoä tin caäy nhaát ñònh. Hình 0.1 laø giaûn ñoà töông quan giöõa lieàu löôïng ñoäc chaát vaø khaû naêng ñaùp öùng ñieån hình Ñaùp öùng cöïc ñaïi Cöïc ñaïi Ngöôõng tôùi haïn Phaûn hoài ñieån hình Khoâng ñaùp öùng Lieàu löôïng Ngöôõng giôùi haïn Hình 0.1: Ñöôøng cong ñaùp öùng lieàu löôïng ñieån hình (Nguoàn: Borzelleca, medical college of virginia, richmond,virginia, USA, 1997) Hoaït tính beân trong 100% 50% Phaûn hoài ED50 Log lieàu löôïng (mg/kg) Hình 0.2. Giaûn ñoà lieàu löôïng – Phaûn hoài caûi tieán (Nguoàn: Borzelleca, medical college of virginia, richmond,virginia, USA, 1997) 9
Coù moät soá phöông phaùp duøng giaûn ñoà lieàu löôïng ñaùp öùng ñeå so saùnh ñoä ñoäc cuûa caùc ñoäc chaát. Neáu phaûn öùng ñöôïc xaùc ñònh theo giaûn ñoà lieàu löôïng log: Ñoä doác lôùn hôn, ñoäc chaát maïnh hôn. Nghóa laø khi lieàu löôïng taêng ít seõ daãn ñeán söï thay ñoåi phaûn öùng lôùn. Söû duïng log lieàu löôïng, aûnh höôûng cuûa LD50 hoaëc ED50 coù theå ñöôïc xaùc ñònh. Ñaây laø lieàu gaây ra 50% phaûn öùng cöïc ñaïi cho moät caù theå (giaûn ñoà lieàu löôïng – ñaùp öùng caûi tieán) hoaëc laø lieàu gaây ra phaûn öùng cuûa 50% caù theå trong quaàn theå (giaûn ñoà lieàu löôïng – ñaùp öùng ñònh löôïng). Moät ví duï cuûa ED50 laø LD50 hoaëc lieàu gaây cheát trung bình cuûa moät hoùa chaát ôû moät lieàu ñôn. LD50 laø lieàu gaây cheát 50% quaàn theå sinh vaät trong nhöõng ñieàu kieän thí nghieäm xaùc ñònh roõ raøng. LD50 coù theå ñöôïc duøng laøm cô sôû phaân loaïi tính ñoäc. Ví duï, Ottoboni (1991) ñeà nghò moät baûng sau: Lieàu gaây cheát qua ñöôøng mieäng: botulinum toxin, 0,0001mtg/kg troïng löôïng cô theå; nicotine 0,5mg/kg troïng löôïng cô theå, DDT 100mg/kg troïng löôïng cô theå, aspirin 1500mg/kg troïng löôïng cô theå; muoái 3000mg/kg troïng löôïng cô theå, ethyl alcohol 10.000mg/kg troïng löôïng cô theå, ñöôøng 30.000mg/kg troïng löôïng cô theå (giaù trò gaàn ñuùng). So saùnh ED50 khoâng mang yù nghóa ñaày ñuû nhö khi so saùnh ñoä doác vì ED50 chæ laø moät ñieåm treân ñöôøng bieåu dieãn vaø noù khoâng cung caáp thoâng tin veà quan heäï thaät söï giöõa lieàu löôïng vaø phaûn öùng cuõng nhö khoâng xaùc ñònh ñöôïc ngöôõng giôùi haïn. Noàng ñoä hoùa chaát ôû ñieåm tieáp nhaän tuyø thuoäc vaøo möùc ñoä trong maùu. Noàng ñoä trong maùu phuï thuoäc vaøo lieàu löôïng cuûa hoùa chaát maø sinh vaät bò nhieãm vaø caùc ñieàu kieän bò nhieãm. Söï hôïp lyù ôû caùc möùc lieàu löôïng laø caàn thieát khi so saùnh phaûn öùng ñoái vôùi cuøng moät hoùa chaát, cuøng moät lieàu löôïng ñöôïc duøng khi coù söï khaùc nhau veà sinh vaät nhieãm ñoäc, veà ñôn vò ño löôøng. Ví duï: 200g chuoät nhaän lieàu löôïng 100mg/kg troïng löôïng cô theå, hoùa chaát seõ nhaän töông ñöông 0,061mg/cm2 dieän tích beà maët cô theå; 70kg ngöôøi nhaän cuøng loaïi hoùa chaát ôû cuøng lieàu löôïng laø 100mg/kg troïng löôïng cô theå seõ nhaän töông ñöông laø 0,388mg/cm2 dieän tích beà maët cô theå. Khoâng coù soá lieäu thuyeát phuïc veà caùc phöông phaùp khaùc öu vieät hôn. Thoâng thöôøng, lieàu löôïng ñöôïc bieåu dieãn qua mg/kg troïng löôïng cô theå. 0.6. HAÁP THUÏ, NHIEÃM ÑOÄC, PHAÂN PHOÁI VAØ ÑAØO THAÛI ÑOÄC CHAÁT CUÛA SINH VAÄT 0.6.1. Haáp thuï, nhieãm ñoäc Phaàn treân ta ñaõ ñeà caäp veà lieàu löôïng, noàng ñoä, vaø noùi kyõ veà phaûn öùng sinh hoïc ñoái vôùi moät chaát ñoäc tröïc tieáp tuyø thuoäc vaøo baûn 10
chaát, lieàu löôïng cuûa hoùa chaát taùc duïng leân cô quan tieáp nhaän. Coù söï khaùc nhau quan troïng giöõa nhieãm ñoäc vaø lieàu löôïng. Söï nhieãm ñoäc laø söï hieän dieän cuûa chaát laï xaâm nhaäp vaøo cô theå cuûa caùc caù theå. Ñôn vò cuûa nhieãm ñoäc hoùa chaát laï thöôøng duøng laø ppm hoaëc ñôn vò khoái löôïng/ m3 khoâng khí, lít nöôùc, kg thöïc phaåm. Ví duï, nhieãm ñoäc da thöôøng bieåu dieãn qua noàng ñoä cuûa dung dòch tieáp xuùc vôùi dieän tích beàø maët. Khi nhieãm ñoäc, tröôùc tieân chaát ñoäc phaûi thoâng qua moâi tröôøng ñi vaøo cô theå, di chuyeån vaøo teá baøo qua beà maët tieáp xuùc cuûa cô theå (nhö ñöôøng da, phoåi, daï daøy, ruoät) goïi laø söï haáp thuï, tröôøng hôïp ñaëc bieät hôn, söï haáp thuï töø moâi tröôøng vaøo maùu hoaëc heä baïch huyeát. Töø nhöõng heä thoáng löu haønh naøy, ñoäc chaát xuyeân qua moät vaøi, moät soá hoaëc taát caû caùc moâ trong cô theå, quaù trình naøy ñöôïc goïi laø söï phaân phoái. Vaän chuyeån ñoäc chaát töø heä thoáng löu haønh vaøo caùc moâ coøn ñöôïc goïi laø söï haáp thuï, noù töông töï nhö quaù trình vaän chuyeån moät hoùa chaát töø beà maët cô theå vaøo heä thoáng tuaàn hoaøn. Vì vaäy, luoân phaûi xem xeùt caû hai phöông dieän cuûa söï haáp thuï chaát ñoäc: • Söï di chuyeån töø beà maët cô theå vaøo trong maùu (hoaëc lympho). • Söï di chuyeån töø maùu vaøo trong caùc moâ. Ñeå hieåu quaù trình haáp thuï caùc chaát hoùa hoïc töø beà maët cô theå vaøo maùu vaø töø maùu vaøo caùc moâ, caàn khaûo saùt caáu truùc vaø baûn chaát hoùa hoïc cuûa maøng teá baøo. Vì trong haàu heát tröôøng hôïp, chaát ñoäc qua maøng teá baøo naøy phaûi xuyeân qua vaø ñaït ñeán ñieåm ñích ñeå taïo phaûn öùng sinh hoïc. Hình 0.3 giôùi thieäu moät teá baøo ñoäng vaät coù vuù tieâu bieåu cho thaáy moät ít trong soá nhieàu caáu truùc döôùi teá baøo; moät phaàn nhoû cuûa maøng teá baøo trong hình 0.4 cho thaáy hình aûnh cuûa caùc phospholipid vaø caùc protein taïo neân maøng teá baøo. Hình 0.3. Sô ñoà minh hoïa moät teá baøo ñoäng vaät coù vuù 11
Hình 0.4. Sô ñoà minh hoïa cuûa moät phaàn teá baøo ñoäng vaät coù vuù (Nguoàn: R.C.Shank, University Of California, Irvine, USA, 1997) Trong hình 0.4, phaân töû phospholipid cho thaáy daïng oval vôùi hai ñuoâi vaø maøng protein coù daïng xoaén mang cöïc döông vaø aâm. Hình 0.5 theå hieän moät phaân töû phospholipid laø phaàn caáu taïo chính cuûa maøng teá baøo. Trong hình naøy, phosphatidylcholine ñöôïc duøng nhö moät thí duï (coù moät soá phaân töû daïng töông töï khaùc trong maøng teá baøo), loaïi coù cöïc nhö ôû ñaàu phaân töû nöôùc hoøa tan vaø khoâng cöïc nhö daïng ñuoâi lipid hoøa tan cuûa phaân töû ñöôïc theå hieän. Hình 0.5. Moät phaân töû phospholipid (Nguoàn: R. C. Shank, University of California, irvine, USA, 1997) 12
Coù moät soá ñieåm ñaëc bieät ñeå hieåu roõ hôn quaù trình haáp thuï vaø ñaøo thaûi. Maøng teá baøo gioáng nhö moät maøng daàu (dòch daàu) trong moâi tröôøng nöôùc. Caùc protein daïng caàu trong dòch khaûm cuûa maøng teá baøo ôû daïng töï do di chuyeån doïc theo maët phaúng cuûa maøng (hình 0.6). Moät soá protein naøy hoaøn taát vieäc ñi xuyeân qua maøng teá baøo taïo moät keânh di chuyeån daïng nöôùc baêng qua maøng lipid nhoû nhöõng phaân töû hoøa tan trong nöôùc vaø caùc ion coù theå khuyeách taùn thoâng qua nhöõng keânh naøy, trong khi nhöõng phaân töû hoøa tan trong lipid khueách taùn töï do thoâng qua thaønh phaàn phospholipid cuûa maøng teá baøo. Soá lôùn phaân töû hoøa tan trong nöôùc khoâng theå baêng qua maøng teá baøo ngoaïi tröø cô caáu vaän chuyeån ñaëc bieät caùc protein coù theå xuyeân qua trong caû hai tröôøng hôïp haáp thuï vaø ñaøo thaûi bôûi moät quaù trình ñaëc bieät goïi laø söï thaám baøo. Cô caáu vaän chuyeån ñaëc bieät veà haáp thuï khoâng ñöôïc thaûo luaän trong giaùo trình naøy. Vì phaàn lôùn dieän tích beà maët cuûa maøng teá baøo laø phospholipid, caùc hôïp chaát hoøa tan trong lipid xuyeân qua maøng teá baøo seõ nhanh hôn so vôùi caùc hôïp chaát hoøa tan trong nöôùc raát khoù vöôït qua maøng teá baøo ngoaïi tröø qua caùc keânh protein. Vì vaäy, treân cô sôû caáu truùc cuûa maøng teá baøo, söï haáp thuï coù theå mang moät ñaëc tính toång quaùt laø: Caùc hôïp chaát hoøa tan trong lipid ñöôïc hoøa tan töø caùc beà maët • cô theå dieãn ra nhanh hôn (thöôøng laø nhanh hôn nhieàu) caùc hôïp chaát hoøa tan trong nöôùc, ngoaïi tröø caùc hôïp chaát hoøa tan trong nöôùc xuyeân qua maøng teá baøo bôûi moät cô caáu vaän chuyeån ñaëc bieät. Con ñöôøng chính maø caùc chaát ñoäc haïi töø moâi tröôøng xaâm • nhaäp vaøo cô theå laø thoâng qua da, phoåi, ñöôøng daï daøy, ruoät. Vaøi hoùa chaát ngoaïi lai coù theå taùc ñoäng tröïc tieáp leân maët ngoaøi cuûa maøng nhaày teá baøo, keát hôïp vôùi moät protein ñaëc bieät (boä phaän tieáp nhaän) trong maøng. Phaûn öùng vôùi protein ñaëc bieät treân maøng naøy coù theå taïo neân hôïp chaát noäi sinh ñeå dòch chuyeån töø maøng nhaày teá baøo ñeán caùc noäi baøo quan khaùc trong teá baøo, nhö caùc nhaân, ñeå taïo neân moät phaûn öùng sinh hoïc. 13
Hình 0.6. Caáu truùc moät maøng teá baøo ñoäng vaät coù vuù Hình 0.7. Caáu truùc teá baøo cuûa moät bieåu bì (Nguoàn: R.C.Shank, University Of California, Irvine, USA, 1997) Haàu heát caùc chaát ñoäc ñöôïc haáp thuï qua caùc teá baøo bieåu bì, tuyeán moà hoâi vaø chaân toùc, chieám dieän tích 1% so vôùi toång dieän tích da, moät ít chaát ñoäc ñöôïc haáp thuï hoaøn toaøn ôû caùc ñieåm naøy. Lôùp moâ söøng laø lôùp ngoaøi cuøng cuûa bieåu bì vaø ñöôïc taïo thaønh töø caùc teá baøo khoâng nhaân, ñöôïc söøng hoaù, caùc teá baøo cheát chöùa chaát söøng (moät protein sôïi). Caùc teá baøo lieân keát vôùi nhau ñeå hình thaønh maøng teá baøo linh ñoäng, chaët cheõ. Lôùp söøng ñöôïc phuû leân moät lôùp lipid moûng. Caùc bieåu bì laø moät giôùi haïn cho söï haáp thuï. Ñoäc chaát coù cöïc xuaát hieän ñeå khueách taùn ra beà maët beân ngoaøi cuûa caùc sôïi keratin (söøng) cuûa lôùp moâ 14
söøng hydrate hoaù. Ñoäc chaát öa daàu (kò nöôùc) hoøa tan vaø khueách taùn thoâng qua lipid khoâng ngaäm nöôùc giöõa caùc sôïi protein. Möùc khueách taùn coù lieân quan ñeán söï hoøa tan lipid vaø tyû leä nghòch vôùi troïng löôïng phaân töû. Ñeå moät ñoäc chaát ñöôïc haáp thuï qua da vaøo heä tuaàn hoaøn noù phaûi xuyeân qua moät soá lôùp teá baøo. Möùc ñoä laøm saïch cuûa caùc ñoäc chaát töø bieåu bì vaøo heä thoáng tuaàn hoaøn phuï thuoäc vaøo ñoäï daøy cuûa da, aûnh höôûng cuûa vaän chuyeån maùu, söï dòch chuyeån cuûa dòch ruoät, heä baïch huyeát vaø caùc yeáu toá khaùc. Söï haáp thuï nhanh hôn, maät ñoä maùu cao hôn, söï phaân phoái lôùn hôn vaø aùp suaát khueách taùn seõ laøm cho ñoäc chaát xaâm nhaäp vaøo caùc teá baøo cuûa cô theå. Möùc haáp thuï khaùc nhau ôû caùc khu vöïc vöïc khaùc nhau treân da ngöôøi ñöôïc chæ ra ôû hình 0.8. Hình 0.8. Caùc vò trí haáp thuï chaát ñoäc treân cô theå ngöôøi qua da 15
0.6.2. Söï haáp thuï cuûa caùc chaát ñoäc ôû phoåi Phoåi ngöôøi coù hôn 50m2 dieän tích beà maët pheá nang, khoaûng caùch giöõa bieåu moâ pheá nang vaø thaønh oáng mao daãn maùu xaáp xæ 10 microns (hình 0.9). Hình 0.9. Maët caét lieân heä giöõa thaønh pheá nang vaø thaønh oáng mao daãn (Nguoàn: R. C. Shank, University of California, Irvine, USA, 1997) Caùc khí hoøa tan trong nöôùc hoøa tan trong maøng nhaày cuûa ñöôøng thôû vaø coù theå tích tuï ôû ñoù, gaây ra söï nguy hieåm cuïc boä; caùc khí hoøa tan trong lipid khueách taùn qua maøng pheá nang ôû möùc ñoä phuï thuoäc vaøo heä soá tyû leä lipid/ nöôùc vaø löôïng khí hoøa tan trong maùu. Theå khí ñöôïc hoøa tan phuï thuoäc vaøo kích thöôùc caùc haït vaø tình traïng khí ñoäng, heä soá tyû leä lipid/ nöôùc vaø moät soá yeáu toá khaùc. Caùc haït coù ñöôøng kính lôùn hôn 10 μm thì thöôøng taùc ñoäng ñeán heä hoâ haáp treân ñaëc bieät laø ôû muõi vaø khí quaûn. Caùc haït coù ñöôøng kính töø 1–5 μm taùc ñoäng ñeán nhaùnh cuoáng phoåi, döôùi vaø oáng pheá nang. Caùc haït coù ñöôøng kính nhoû hôn 1 μm thöôøng taùc ñoäng ñeán tuùi pheá nang. Caùc haït treân ñöôøng hoâ haáp treân cuoái nhaùnh cuoáng phoåi thöôøng ñöôïc chuyeån daàn leân nhôø caùc mao bieåu bì vaø cuoái cuøng ñöôïc khaïc ra ngoaøi hoaëc nuoát vaøo ñöôøng tieâu hoaù. Möùc ñoä vaän chuyeån cuûa caùc mao bieåu bì laø khaù nhanh, ño baèng mm/phuùt hoaëc cm/phuùt tuøy thuoäc vaøo vò trí treân ñöôøng hoâ haáp vaø baûn chaát caùc haït. Thöôøng hôn 90% caùc haït dính vaøo maøng nhaày coù theå ñöa ra khoûi phoåi trong voøng 1h. Caùc haït treân nhaùnh cuoáng phoåi döôùi coù theå ñöôïc mang ñeán vuøng coù mao bieåu bì bôûi caùc ñaïi thöïc baøo vaø dòch pheá nang; söï di chuyeån tuyø thuoäc vaøo doøng baïch caàu, hoaït ñoäng cuûa oáng mao daãn, söï vaän ñoäng cuûa 16
thaønh pheá nang, baûn chaát dính keát cuûa chaát nhaày treân ñöôøng hoâ haáp vaø löïc ñaåy cuûa loâng nhaùnh cuoáng phoåi. Coù khoaûng 50% toång soá vaät chaát ñöôïc laøm saïch trong moät ngaøy, ñoäc laäp vôùi baûn chaát cuûa ñoäc chaát; nhöõng haït coøn laïi seõ ñöôïc laøm saïch trong vaøi ngaøy hoaëc haøng naêm tuyø thuoäc vaøo loaïi hôïp chaát. Caùc haït hoøa tan ít nhaát trong oáng nhaày thì ñöôïc laøm saïch chaäm nhaát. Caùc haït hoøa tan trong pheá nang khueách taùn tröïc tieáp vaøo heä maïch maùu phoåi; caùc haït khoâng hoøa tan coù theå xaâm nhaäp chaäm vaøo daï daøy vaøo maùu thoâng qua heä baïch huyeát. 0.6.3. Söï haáp thuï chaát ñoäc baèng ñöôøng daï daøy ruoät Söï haáp thuï coù theå xaûy ra töø mieäng ñeán ñöôøng ruoät. Moät caùch toång quaùt, caùc hôïp chaát ñöôïc haáp thuï theo tyû leä caùc hôïp chaát thoaùt ra ôû noàng ñoä cao nhaát vaø ôû daïng hoøa tan trong lipid lôùn nhaát trong ñöôøng ruoät. Caùc chaát ñoäc raát gioáng nhau trong caáu truùc dinh döôõng vaø ñieän giaûi coù theå ñöôïc vaän chuyeån hoaït hoùa vaøo trong maùu (Ví duï: 5 – fluo racil bôûi pyrimidine vaän chuyeån; chì bôûi calcium vaän chuyeån). Caùc haït coù ñöôøng kính vaøi traêm Angstroms (1 Ao = 10–8cm = 0,1 nanomet) vaøo trong bieåu moâ ruoät, ñöôïc vaän chuyeån qua teá baøo chaát trong caùc tuùi trôï, ñöôïc thaûi vaøo nhöõng keû hôû cuûa maøng vaø roài xaâm nhaäp vaøo caùc heä baïch caàu cuûa chaát nhaày; gioáng nhö söï haáp thuï chaát beùo (ví duï, caùc haït thuoác nhuoäm Azo, coù ñöôøng kính vaøi traêm Ao, caùc haït nhöïa muõ coù ñöôøng kính 2.200 Ao, botulinum toxin. Xem hình 0.10. Hình 0.10. Söï vaän chuyeån caùc haït vaät chaát qua bieåu moâ ruoät (Nguoàn: R.C.Shank, University of California, Irvine, USA, 1997) 17
Caùc hình thöùc chuyeån hoùa sinh hoùa quan troïng xaûy ra trong ñöôøng daï daøy ruoät coù theå thay ñoåi söï haáp thuï hoaëc thay ñoåi tính ñoäc. Nhöõng söï chuyeån hoùa naøy xaûy ra do vi sinh (thöïc vaät) vaø/ hoaëc trong caùc teá baøo bieåu moâ treân ñöôøng. Nhieàu chaát ñoäc coù tính axít yeáu hoaëc kieàm yeáu vaø thoaùt khoûi vaøo dung dòch nhö moät chaát hoãn hôïp cuûa ion hoùa (pronton hoaù) vaø daïng lieân keát. Nhöõng tröôøng hôïp ít cöïc hôn daïng lieân keát thì thöôøng ñöôïc duøng cho chaát hoøa tan trong lipid vaø laø daïng seõ khueách taùn nhanh qua maøng lipid. Tyû leä cuûa moät ñoäc chaát thoaùt khoûi lieân keát phuï thuoäc vaøo söï phaân ly coá ñònh cuûa hôïp chaát vaø chæ soá pH cuûa dung dòch maø noù ñöôïc hoøa tan. Söï phaân boá vaø ñaøo thaûi chaát ñoäc tuyø thuoäc: 1. Caùc khoang chöùa nöôùc 2. Caùc khoang chöùa lipid 3. Lieân keát ñaïi phaân töû 4. Qua ñöôøng nhau thai 5. Qua ñöôøng naøo, dòch naøo tuyû 6. Ñaøo thaûi qua hoâ haáp 7. Ñaøo thaûi qua thaän 8. Ñaøo thaûi qua maät 9. Qua trao ñoåi chaát 10. Qua ñöôøng söõa, ñoå moà hoâi, nöôùc boït, nöôùc maét, baøi tieát thöù caáp. Lieân keát protein cuûa caùc chaát ñoäc thì gioáng nhau, ñoái vôùi lieân keát cô chaát – enzym vaø lieân keát döôïc phaåm – cô quan tieáp nhaän, tröø phi cô chaát khoâng phaân huûy hoaëc khoâng coù baát kyø quaù trình phaûn öùng sinh hoïc naøo. Khoâng coù lieân keát coäng hoùa trò, chæ coù lieân keát ion vaø vì vaäy quaù trình laø thuaän nghòch (lieân keát coäng hoùa trò thöôøng ñöôïc xem nhö moät chaát kieàm hoùa cuûa arylation vaø khoâng ñöôïc xem xeùt ôû ñaây). Lieân keát xuaát hieän ôû hai loaïi protein cuûa nguyeân sinh chaát vaø moâ, khoâng phaûi taát caû protein lieân keát vôùi moät ñoäc chaát ñeàu cuøng moät phaïm vi, möùc ñoä lieân keát phuï thuoäc vaøo kieåu vaø soá löôïng vò trí lieân keát treân protein vaø chæ soá pH cuûa dung dòch. 18
Albumin raát quan troïng (chöùa 50% dòch tröông protein), noù coù xaáp xæ 100 cöïc döông vaø 100 cöïc aâm ôû caùc ñieåm lieân keát (COO – O– S – NH 3+ = NH2+ – NH2+) ÔÛ pH 7,4 tính aâm cuûa albumin hôn tính döông, ôû pH 5 coù khoaûng 500 cho moãi phaân töû. Phaûn öùng sinh hoïc do ñoäc chaát gaây ra phuï thuoäc vaøo noàng ñoä caùc chaát ñoäc khoâng lieân keát daïng dòch töông. Caùc chaát ñoäc ôû daïng lieân keát beàn vöõng vôùi protein cuûa maùu seõ tích tuï trong cô theå vaø coù theå gaây nguy hieåm. Caùc hôïp chaát lieân keát dòch töông coù theå ñöôïc giaûi phoùng, taùch ra ñoät ngoät do söï xaâm nhaäp cuûa caùc hôïp chaát môùi coù theå caïnh tranh vôùi chuùng ôû cuøng moät thôøi ñieåm lieân keát. Ví duï: Ñoái vôùi moät vaøi treû sô sinh, khi gan thieáu enzyme glucuronyl transferase, chaát coù khaû naêng keát hôïp vôùi bilirubin (C32H36N4O6) taïo ra saûn phaåm hemoglobin thoaùi hoùa thì moät löôïng lôùn bilirubin ñöôïc sinh ra tích tuï trong dòch töông albumin (hyper bilirubinemia). Neáu treû em duøng sulfonamide hoaëc vitamin K thay theá bilirubin töø albumin, bilirubin coù theå ñöôïc phoùng thích vaø vaøo naõo gaây beänh Kernicterus (chöùng beänh khi phaùt trieån seõ phaù huûy caùc teá baøo thaàn kinh trong naõo). 0.6.4. Möùc haáp thuï Caàn löu yù, yù nghóa cuûa hieäu öùng gaây ñoäc laø söï taäp trung cuûa chaát ñoäc ôû ñieåm taùc ñoäng ñaàu tieân.Trong haàu heát tröôøng hôïp, söï haáp thuï xuaát hieän do söï khueách taùn thuï ñoäng, cho neân, ôû moät möùc tyû leä gradient noàng ñoäï giöõa ñieåm haáp thuï vaø maùu, möùc haáp thuï ñöôïc dieãn taû bôûi phöông tình haøm muõ hoaëc coøn goïi laø phöông trình ñoäng löïc thöù nhaát: kat Log M = logMo – 2.30 Trong ñoù: Mo = Noàng ñoä ban ñaàu cuûa hoùa chaát ngoaïi lai ôû ñieåm haáp thuï M = noàng ñoä cuûa hoùa chaát ngoaïi lai ôû thôøi gian t ôû ñieåm haáp thuï ka: haèng soá toác ñoä haáp thuï, töông ñöông vôùi 0,693/t1/2 t1/2 = baùn kyø haáp thuï; laø khoaûng thôøi gian khi M/ Mo =1/2 19
Thí duï, noàng ñoä cuûa moät chaát ñoäïc thöïc phaåm trong daï daøy xaùc ñònh möùc ñoä ôû ñoù chaát ñoäc ñöôïc haáp thuï töø daï daøy vaøo maùu, khi noàng ñoä cuûa ñoäc chaát trong daï daøy taêng leân, nhôø söï haáp thuï vaøo maùu, möùc ñoä ñoäc chaát ñöôïc haáp thuï cuõng taêng leân. Haàu heát caùc chaát ñoäc ôû noàng ñoä thaáp ñöôïc loaïi boû khoûi cô theå tuyø theo noàng ñoä cuûa chuùng trong maùu vaø söï trao ñoåi chaát vôùi caùc hôïp chaát hoøa tan trong nöôùc. Ña soá caùc chaát ñoäc ôû lieàu löôïng cao, söï trao ñoåi enzyme coù theå baõo hoøa vaø möùc trao ñoåi laø haèng soá, neáu chaát ñoäc hoøa tan trong lipid, söï ñaøo thaûi chuùng seõ khoù khaên vaø möùc ñoä ñaøo thaûi trôû thaønh zero – order (chuoãi zero) (haèng soá, khoâng lieân heä vôùi noàng ñoä maùu) ñeán khi noàng ñoä chaát ñoäc thaáp hôn möùc baõo hoaø. 0.7. PHAÛN ÖÙNG LAÏI ÑOÄC CHAÁT CUÛA SINH VAÄT VAØ HIEÄU ÖÙNG ÑOÄC 0.7.1. Nhöõng khaùi nieäm Phaûn öùng laïi cuûa sinh vaät ñoái vôùi aûnh höôûng cuûa ñoäc chaát laø “söï phaûn öùng cuûa cô theå hoaëc moät boä phaän cô theå (thí duï nhö heä cô baép) ñoái vôùi moät kích thích” (Duffus,1974). Söï kích thích coù theå coù moät soá daïng vaø cöôøng ñoä phaûn öùng thöôøng phuï thuoäc cöôøng ñoä kích thích. Kích thích maïnh hôn taïo phaûn öùng maïnh hôn. Khi moät ñoäc chaát gaây kích thích, söï phaûn öùng thöôøng phuï thuoäc lieàu löôïng chaát ñoäc vaø chòu ñöïng cuûa moãi sinh vaät. Moät phaûn öùng coøn laø moät hieäu öùng. Moät hieäu öùng xaáu, thöông toån hay ngoä ñoäc, laø söï thay ñoåi coù haïi hoaëc laø moät phaûn öùng ñoái vôùi taùc nhaân hoùa hoïc hay vaät lyù. Duffus ñònh nghóa: Moät hieäu öùng xaáu laø “söï thay ñoåi veà hình thaùi, veà sinh lyù, veà taêng tröôûng, phaùt trieån hoaëc tuoåi thoï cuûa moät sinh vaät, keát quaû laø laøm giaûm khaû naêng chòu ñöïng, laøm suy yeáu khaû naêng ñeà khaùng, taêng nguy cô stress, taêng tính nhaïy caûm ñoái vôùi hieäu öùng nguy haïi töø taùc ñoäng moâi tröôøng”. Hieäu öùng xaáu coù theå vöøa phaûi vaø bieán maát sau ñoù hoaëc nghieâm troïng hôn, ñoâi khi khoâng theå hoài phuïc. Thí duï, dò öùng hoâ haáp hoaëc thay ñoåi hoùa tính huyeát thanh coù theå ôû tình traïng nheï vaø phuïc hoài nhöng ung thö laïi laø vaán ñeà nghieâm troïng, ñoâi khi khoâng theå cöùu vaõn. Moät taùc nhaân hoùa hoïc hoaëc vaät lyù coù theå gaây ra hieäu öùng xaáu hoaëc nguy haïi do thay ñoåi tính nguyeân veïn, thay ñoåi caáu truùc hoaëc/ vaø thay ñoåi chöùc naêng cuûa moâ teá baøo. Ngoaøi ra coøn gaây aûnh höôûng ñeán söï taêng tröôûng, phaùt trieån, lieân laïc, löu thoâng, hoài phuïc vaø tuoåi thoï. 20
Caùc hieäu öùng coù theå ngöôïc laïi vaø keát quaû laø söï phuïc hoài hoaëc khoâng theå phuïc hoài daãn ñeán töû vong. Nhöõng hieäu öùng meàm bao goàm thay ñoåi thöùc aên cung caáp vaø/ hoaëc taêng troïng cô theå, thay ñoåi hoaït tính enzyme hoaëc thay ñoåi lôùn caùc moâ vaø cô quan. Nhöõng hieäu öùng xaáu nghieâm troïng bao goàm thay ñoåi caáu truùc vaø chöùc naêng trong caùc moâ, bieåu hieän söï suy giaûm chöùc naêng laøm vieäc bình thöôøng, khoâng phuïc hoài caáu truùc töï sao cheùp teá baøo cuûa ARN, thaäm chí töû vong. Nhöõng thay ñoåi coù yù nghóa veà maët thoáng keâ theo caùch thoâng thöôøng khoâng coù nghóa laø söï thay ñoåi sinh hoïc ñaùng chuù yù vì yù nghóa thoáng keâ khoâng bao haøm yù nghóa sinh hoïc. Nhöõng phaûn öùng gaây ra bôûi caùc taùc nhaân hoùa hoïc, vaät lyù coù theå laø töùc thì hoaëc daàn daàn, eâm dòu hoaëc döõ doäi, coù theå phuïc hoài hay khoâng phuïc hoài, cuïc boä hoaëc heä thoáng, phaûn öùng ñaëc dò hoaëc dò öùng thoâng thöôøng, tröïc tieáp hoaëc giaùn tieáp, coù lôïi hoaëc xaáu. Phaûn öùng ñoái vôùi taùc nhaân phuï thuoäc vaøo caùc ñieàu kieän bò nhieãm bao goàm ñöôøng xaâm nhaäp thôøi gian maéc phaûi, lieàu löôïng hoaëc möùc ñoä nhieãm ñoäc. Phaûn öùng cuïc boä dieãn ra taïi nôi haáp thuï hoaëc tieáp xuùc giöõa cô quan vaø chaát kích thích vaø moät phaûn öùng theo heä thoáng xaûy ra ôû moät hoaëc nhieàu nôi ngoaøi nôi bò haáp thuï ñoäc chaát. Dò öùng hoaëc phaûn öùng ñaëc bieät nhaïy caûm laø moät phaûn öùng ñoái khaùng cuûa heä mieãn nhieãm. Moät phaûn öùng ñaëc dò laø loaïi phaûn öùng khoâng bình thöôøng, khoâng theo chu kyø, bao goàm phaûn öùng cuûa heä mieãn nhieãm hoaëc coù theå gaây ra bôûi söï khaùc nhau veà di truyeàn trong caáu truùc gen. Coù nhieàu loaïi phaûn öùng xaûy ra khi coù töông taùc giöõa hoùa chaát vaø boä phaän tieáp nhaän, goàm coù thay ñoåi veà hình theå toång quaùt, thay ñoåi teá vi hoaëc thay ñoåi trong caùc chöùc naêng sinh lyù, sinh hoaù. Caùc phaûn öùng coù theå khoâng ñaëc hieäu nhö vieâm, hoaïi töû hoaëc ñaëc hieäu nhö ñoät bieát gien, dò taät, ung thö. Thay ñoåi coù theå dieãn ra laäp töùc hoaëc daàn daàn, coù theå hoài phuïc hoaëc khoâng; coù tính cuïc boä hoaëc heä thoáng, coù theå ñôn giaûn hoaëc phöùc taïp, coù theå coù lôïi hoaëc coù haïi. Phaûn öùng coù theå aûnh höôûng ñeán tính ñoàng nhaát, chöùc naêng, söï taêng tröôûng quaù trình hoài phuïc, lieân laïc cuûa teá baøo. Nhìn chung, phaûn öùng coù theå laøm taêng hoaëc giaûm chöùc naêng. Tuy nhieân, cô sôû töï nhieân cuûa teá baøo thì khoâng theå bò thay ñoåi do chaát hoùa hoïc, thí duï teá baøo cô khoâng theå bò bieån ñoåi thaønh teá baøo baøi tieát. Cô sôû cuûa nhöõng hieäu öùng xaáu hoaëc thöông toån ôû möùc ñoä teá baøo laø söï thay ñoåi noäi caân baèng. 21
0.7.2. Caùc nhaân toá aûnh höôûng ñeán khaû naêng phaûn öùng laïi Moät vaøi yeáu toá coù theå aûnh höôûng ñeán phaûn öùng cuûa moät hoùa chaát goàm coù: ñaëc tính lyù hoaù, ñoä tinh khieát, ñoä beàn vöõng cuûa hoùa chaát, ñieàu kieän aûnh höôûng (lieàu löôïng bao nhieâu?), thôøi gian (thôøi ñieåm, taàn soá, keùo daøi bao laâu?), baèng con ñöôøng naøo (caùch thöùc xaâm nhaäp, ñaëc tính di truyeàn, loaøi, gioáng, giôùi, tính, tuoåi, troïng löôïng cô theå, tình traïng söùc khoeû cuûa sinh vaät ôû thôøi ñieåm tieáp xuùc, söï coù maët cuûa hoùa chaát khaùc (töông taùc), ñieàu kieän moâi tröôøng (nhieät ñoäï, ñoä aåm, aùp suaát khí quyeån, ñoä saùng, nôi cö truù, tieáng oàn, caùc hoùa chaát trong moâi tröôøng, caùc yeáu toá xaõ hoäi…), söï phuø hôïp hoaëc sai bieät, tính nhaïy caûm rieâng. Phaûn öùng phuï thuoäc soá löôïng caùc boä phaän tieáp nhaän, phaïm vi lieân keát hoùa chaát – boä phaän tieáp nhaän, noàng ñoä hoùa chaát taïi ñieåm tieáp nhaän. AÛnh höôûng cuûa moät hoùa chaát leân hoaït ñoäng cuûa moät hoùa chaát khaùc ñöôïc goïi laø söï töông taùc. Keát quaû phaûn öùng coù theå coäng theâm (1 + 1 = 2); khoâng coäng theâm (1 + 1 = 1 hoaëc 0), hoaëc coäng nhaân leân (1 + 1 = 5); thoâng thöôøng khoù ñoaùn bieát. Phaûn öùng ñoái vôùi moät taùc nhaân hoùa hoïc, vaät lyù phuï thuoäc vaøo lieàu löôïng vaø soá löôïng cuûa boä phaän tieáp nhaän ñang hieän dieän vaø hoaït tính cuûa noù. ÔÛ lieàu löôïng thaáp, phaûn öùng coù theå khoâng ñöôïc nhaän bieát. Khi taêng lieàu löôïng vaø soá löôïng cuûa quan heä chaát – cô quan tieáp nhaän, moät phaûn öùng ñaùng chuù yù seõ ñöôïc ghi nhaän. Lieàu löôïng thaáp nhaát ñeå nhaän ra moät phaûn öùng ño ñöôïc ñöôïc goïi laø ngöôõng tôùi haïn cuûa lieàu löôïng. Moät phaûn öùng seõ khoâng ñöôïc nhaän bieát neáu lieàu döôùi ngöôõng tôùi haïn. Moãi sinh vaät coù moät ngöôõng tôùi haïn rieâng, xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Trong moät chuoãi phaûn öùng, coù moät ngöôõng tôùi haïn cho moãi gian ñoaïn cuûa quaù trình. Nhaän dieän moät ngöôõng coù nghóa laø vôùi moät noàng ñoä chaát kích thích hoaëc taùc nhaân naøo ñoù, chaát kích thích hoaëc taùc nhaân ñoù seõ taïo ra phaûn öùng. Phaûn öùng nhaän thaáy vaø caùc phöông phaùp ñònh löôïng, tính nhaïy caûm coù theå aûnh höôûng ñeán vieäc xaùc ñònh ngöôõng tôùi haïn. Coù theå ra nhöõng ngöôõng tôùi haïn baèng soá cho teá baøo, moâ, cô quan vaø cô quan nguyeân veïn khaùc. Lieàu löôïng thích hôïp cuûa döôïc phaåm taùc nhaân vaät lyù coù theå ñöôïc duøng ñeå chöõa beänh, thí duï söû duïng böùc xaï caùc yeáu toá seõ aûnh höôûng ñeán keát quaû cuûa töông taùc giöõa taùc nhaân hoùa hoïc hoaëc vaät lyù vôùi moät 22
cô quan goàm coù lieàu löôïng, theå traïng (cô ñòa), ñaëc tính hoùa hoïc cuûa taùc nhaân, thôøi gian taùc duïng, tình traïng söùc khoeû cuûa heä sinh thaùi hoaëc sinh vaät ôû thôøi ñieåm bò nhieãm. Moät hoùa chaát hoaëc taùc nhaân vaät lyù thoâng thöôøng baét ñaàu töông taùc vôùi moät moâ hay cô quan ñaëc bieät goïi laø "moâ ñích" hay "cô quan ñích" (cô quan tieáp nhaän taùc duïng). Moâ ñích hay moâ nhaïy caûm coù chöùa vuøng nhaïy caûm ñaëc bieät hoaëc caùc teá baøo tieáp nhaän taùc nhaân. Moät chaát tieáp nhaän coù theå xem laø “baãy hoùa chaát” khi moät taùc nhaân hoùa hoïc töông taùc vôùi moät chaát tieáp nhaän ñaëc thuø ñeå taïo ra phaûn öùng noù, ñöôïc goïi laø chaát tieáp nhaän phaûn öùng trung gian. Khi moät taùc nhaân hoùa hoïc taïo ra moät phaûn öùng khoâng töông taùc vôùi chaát tieáp nhaän ñaëc thuø, phaûn öùng ñöôïc goïi laø moät phaûn öùng khoâng ñaëc hieäu. Boä phaän tieáp nhaän laø nôi töông taùc vôùi taùc nhaân hoùa hoïc, vaät lyù ôû beân ngoaøi hoaëc beân trong teá baøo ñích, laø ñieåm nhaïy caûm vaø nôi xaûy ra phaûn öùng. Tieáp nhaän coù theå xaûy ra ôû ba nôi: treân beà maët cuûa teá baøo, ñoâi khi coøn goïi laø kieåu I; trong nang teá baøo ñöôïc goïi laø kieåu II; trong nhaân teá baøo, ñöôïc goïi laø kieåu III. Keát quaû cuûa töông taùc ôû boä phaän tieáp nhaän hoùa hoïc laø khôûi ñaàu moät daây chuyeàn phaûn öùng sinh hoùa taïo neân phaûn öùng ñöôïc nhaän dieän. Moãi taùc nhaân hoùa hoïc hoaëc loaïi hoùa chaát coù boä phaän tieáp nhaän ñaëc thuø, thí duï, tieáp nhaän chaát giaûm ñau. Chuùng coù theå khoâng ñaëc hieäu, thí duï, söï phaù huûy do aên moøn gaây ra bôûi a xít. Boä phaän tieáp nhaän chaát ñoäc coù tính rieâng bieät, ñaëc thuø nhö caùc ñaïi phaân töû, thöôøng laø caùc protein, bao goàm protein ñieàu hoaø, enzyme, protein vaän chuyeån, protein caáu truùc. Phaûn öùng ñoái vôùi moät töông taùc hoùa hoïc – boä phaän tieáp nhaän laø taïo ra soá löôïng caùc boä phaän tieáp nhaän trong luùc töông taùc xaûy ra hoaëc caùc daïng phöùc hôïp. Soá löôïng caùc boä phaän tieáp nhaän tuyø thuoäc aùi löïc cuûa boä phaän tieáp nhaän ñoái vôùi hoùa chaát, noàng ñoä hoùa chaát saün saøng töông taùc vôùi boä phaän tieáp nhaän, thôøi gian taùc duïng vaø caùc yeáu toá phöùc taïp khaùc. Caùc phöùc hôïp hoùa hoïc – boä phaän tieáp nhaän taïo neân phaûn öùng. AÙi löïc laø löïc haáp daãn giöõa moät hoùa chaát vaø moät boä phaän tieáp nhaän. Khi moät hoùa chaát vaø moät boä phaän tieáp nhaän töông taùc taïo neân moät phöùc hôïp, boä phaän tieáp nhaän seõ gia taêng hoaït tính. Khi ñieàu naøy xaûy ra, chaát hoùa hoïc ñöôïc goïi laø moät chaát kích thích; khi ñoù, chaát kích thích baùm vaøo boä phaän tieáp nhaän vaø hoaït hoùa chuùng. Khi moät chaát hoùa hoïc baùm vaøo moät boä phaän tieáp nhaän nhöng khoâng hoaït hoùa 23